同台换乘地铁站分期实施时的设备房预留问题

纪晓恒

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,430063,武汉∥助理工程师)



同台换乘地铁站分期实施时的设备房预留问题

纪晓恒

(中铁第四勘察设计院集团有限公司,430063,武汉∥助理工程师)

同台换乘站在地铁车站设计中较常见,由于两线共用站厅层但一般不同期开通,所以必然会涉及到某些机电系统设备、房间的预留问题。阐述了同台换乘地铁站在两线不同期实施时，隧道通风、通信信号、供电、自动售检票、综合监控、火灾自动报警/环境与设备监控、屏蔽门、给排水与水消防、气体灭火、人防等机电系统是否预留及如何预留的问题。

地铁； 同台换乘车站; 机电配合; 预留

Author′s address China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.,Ltd.,430063,Wuhan,China

地铁车站的换乘方式包括同车站平行换乘、同站台平面换乘(以下简为“同台换乘”)、站台上下平行换乘，以及站台间的“十”形、“T”形、“L”形、“H”形换乘和通道换乘。其中，同台换乘是最为快捷方便的换乘方式,乘客仅需耗费5～10 s。若将相邻车站也设置为同台换乘站,其中一条线路上下行线在两站之间立体交叉,便可实现在同一站台完成两线之间的任意换乘,极大地方便了乘客。

同台换乘车站两线共用站厅层,公共区为一个整体,设备区包含两条线的设备用房。当两条线不同期实施时,各机电系统如何预留，需要根据初期投资、后期增补的改造成本和实施难度、运营安全等方面综合考虑。本文分别阐述各机电系统(隧道通风、通信、信号、供电、AFC(自动售检票)、综合监控、FAS/BAS/ACS(防灾报警系统/环境与设备监控系统/门禁系统)、屏蔽门、给排水与水消防、气体灭火、人防等)是否预留、如何预留的问题。

1 车站建筑布置与设备用房的共享

一般情况下,地铁车站分为公共区和设备区。显然,同台换乘车站的公共区两线共用站厅,分别设置两个岛式站台(不排除设置两个侧式站台加一个岛式站台的可能,但基本原则相同，在此不单独讨论) 。同台换乘车站的设备区包含了众多的机电系统,站内空间有限,没有为不同线路分别设置所有设备用房的条件和必要。GB 50157—2013《地铁设计规范》9.9.5中也明确规定“对于同步实施的换乘车站,车站内用房、设备和设施等资源应共享”。换乘站的某些系统,如气体灭火、AFC、低压配电、给排水与水消防、通风空调(不含隧道通风)等,其服务的范围为整个车站，或者其对于线路的区分不明确,可共享设备。例如气体灭火系统,其服务对象是不宜用水扑救且火灾后影响严重的电气设备房,并不需要刻意区分是A线路还是B线路。又如消火栓系统,其设计规范的最基本一条即车站内任意一点至少有两个消火栓可以保护,两线共享一套消防泵即可。当然，初期运营时客流规模达不到峰值,存在后期增加设备的可能性,这就要求建筑专业了解预留的原则,适当考虑土建条件。

对于可严格区分服务线路的系统,考虑到不同线路的运营单位可能不同,为使后期运营方便、安全,建议将重要的、可区分线路的设备房单独设置,如通信、信号、供电等系统用房。

2 机电系统预留问题分析

2.1 隧道通风系统

隧道通风系统包括风道、隧道风机、排热风机、消声器、风阀等。若不安装远期设备,则需要考虑未来安装时的运输路径、安装空间、运营影响等问题。对于运输路径,首先应了解各隧道通风设备的大致尺寸。一般情况下,隧道风机为直径2 m、长度1.5 m的圆柱形,质量约3.5 t;与隧道风机配套的为一底面方形、顶面圆形的椎体(方形底面尺寸为3 m×4 m,圆形顶面直径为2 m,椎体高度为1.5～2 m)，质量约1 t;组合风阀为模块化拼装,单模块尺寸在2 m×1.5 m以下,质量约0.3 t;消声器亦为模块拼装,单块尺寸为2～3 m×2 m×0.2 m,质量约为0.5 t。后期安装设备时的运输路径可考虑两套方案:① 设备由相临站或车辆基地进入隧道,工程车运至本站,通过中板的活塞风孔吊装至站厅层。该方案受限于轨道铺设进度,注意应在计划吊装设备的活塞风孔上方预埋吊钩。② 通过该站的风井吊入。该方案受限于周边地块条件,且风井宜为低风井,若为高风井,则应在风井顶板预埋吊钩,并考虑设备荷载。以上两种方案,均建议仅保留风道内将近、远期风道分开的隔墙,剩余墙体在远期设备安装时再砌筑。

若同时安装远期设备,则主要问题在于先期线路的初期投资增加。因设备安装后需定期运转检查维护,故不仅要安装风机风阀等设备,还应配置相应的供电设备,包括电缆、环控柜等,且变电所应增加容量,相当于将远期线路的部分容量转移至近期线路。隧道通风系统用电包括隧道风机每台90 kW,共4台；排热风机每台55 kW,共2台，故变电所内需增加容量470 kW,为消防负荷。目前一个标准站的隧道通风设备成本约为200万元,配套的电力设备成本约为200万元。对于同一个换乘站,可能两条线路并不由同一家公司运营,故在设计时应将远期专用设备单设电量表,环控电控柜应独立设置以方便划分维保范围。后期线路的专用设备在近期不需控制(维保时手动控制即可),且远期线路专用设备宜由使用方直接单独控制，以减少不必要的接口,建议远期设备纳入远期的FAS/BAS系统。

隧道通风设备是否同期实施,需要与建设单位深入沟通,阐述利弊,由建设方权衡各方因素后确定。

2.2 通信及信号系统

由于不同线路间的通信、信号系统制式可能存在较大差异,故其设备应分期安装。建筑专业应预留足够的房间作为设备室,面积标准可按照先期线路执行。正常情况下,通信信号设备房需配置防静电地板、气体灭火(含报警)、通风空调、动力照明等设备设施,涉及装修、暖通、气灭、低压配电等专业。

对于装修专业,设备不安装,可不设置吊顶、防静电地板,考虑到该房间将空置较长时间,不设空调时室内较潮湿,墙面可只做水泥抹光。

对于暖通专业,由于设备位置不确定、不设吊顶,风口位置也不能最终确定,空置房间亦无必要设置空调,因此建议风管进入设备房,不开风口,风管尽量靠墙布置,避免后期在设备上方开风口,电动防烟防火阀、手动调节阀等正常安装。

对于气灭专业,不可避免地需在设备区走道内布置管线,走廊内管线密集,多数情况下还设置了吊顶,远期再增加管线实施难度大,气瓶间也可能没有足够空间再增加钢瓶。气灭房间的电动防火阀一般交由气灭系统控制,电动防火阀阀体在近期安装,建议将控制线连接到位。气灭系统的温感、烟感、喷头都不大,且拆卸方便,不会影响吊顶安装。综合以上理由,建议气体灭火在先期设计时全部考虑,同期安装。

对于低压配电专业,预留设备房内应考虑照明,建议按照正常情况设计灯具数量,灯具暂时设置于墙面,预留足够长线缆,方便后期吊顶实施后改变灯具位置。动力方面线缆应接入预留设备房,并有足够的长度,满足远期设备安装时接线需求,建议在预留设备房内设置临时隔离开关箱。

2.3 供电系统

远期实施的线路应设置独立变电所。结合以往经验,供电系统经常在设计过程中更改变电所形式,建议在先期设计时预留出降压所改为混合所的条件(设置备用间等),防止后期线路设计时被动。变电设备招标后才能确定站台板开孔、荷载等资料,且远期的供电系统设计单位很可能对土建提出不同需求,故建议变电所只砌筑最外侧墙,设置若干可拆卸墙体,方便远期运输设备。内部隔墙设计但不施工,并在设计说明中明确仅为示意,不计工程量。变电所范围内的站台板不施工,待开孔、荷载资料确定后另行设计。

变电所内设计温度为36 ℃,空调系统单独设置,预留的变电所空调系统可在建筑方案最终确定后再开展设计。近期设计时，环控机房内预留设备位置、风孔,冷水机组考虑足够余量,水系统预留接口,特别注意风管穿墙处应明确标注不得安装任何设备,施工交底时再次强调该问题。

由于变电所格局设计存在较大变数,而气体灭火系统的设计与房间体积关系密切,加之预留变电所空调系统先期不设计,故变电所的气灭系统可在远期时再行设计,建筑专业应预留一处气瓶间。

低压配电专业预留足够灯具容量即可,远期再另行具体设计。

2.4 AFC系统

AFC系统与客流资料关系密切。若换乘两线实施间隔不长,近期设计时可获得准确的客流资料,则建议将AFC系统设备(如闸机、自动售票机等)一次安装到位。近期客流不高时暂时封闭部分设备即可；若两线开通间隔长,客流不明确,则AFC设备不宜同期实施。当闸机的线槽埋设于地面装修层内时,应在近期设计时确定闸机的大致位置,并将线槽埋设到位；若闸机采用吊顶内敷线至闸机上方,闸机无线连接时,则可后期灵活设定闸机位置。自动售票机房应预留足够机位,在公共区装修设计时，预留机位宜设计成易拆卸的材料和结构。动力照明专业应预留足够的插座。若自动售票机房没有条件预留机位,则考虑在公共区其他位置设远期自动售票机,并考虑数据线、电源线连接条件,在近期实施时预留到位。AFC设备室内一般每条线对应1台放置服务器、交换机的机柜和1个UPS(不间断电源)柜,分期实施的车站设置一个AFC设备室,根据AFC系统的实际需求提供预留面积,若无明确资料，则较标准车站AFC设备室增加50%的预留面积即可。

2.5 车站控制室

同台换乘车站设置一处车控室。车控室内需布置：IBP(综合后备盘)2套(单套体积约为4 m×1.5 m×2 m(长×宽×高)),火灾报警主机、感温光纤主机、气灭主机各2台(单台主机占用空间0.6 m×0.3 m),ISCS(综合监控系统)打印机、信号打印机、AFC打印机各1台,工作台、文件柜、钥匙箱若干。由于IBP盘占用空间较大,且两线不可共用,分期实施时应考虑充足的安装空间。图1所示为某车控室近期、远期设备布置,该车控室尺寸为6.5 m×7.5 m,在近期实施时车控室内设备布置合理,较为宽松,但远期线路实施后增加了一套IBP,设备均按照最低的间距要求布置,空间显得较为局促。

图1 某车控室近期、远期设备布置对比

2.6 FAS/BAS系统

FAS(不包括气体灭火系统的报警系统)包括烟感、温感、感温光纤、模块箱、FAS主机等设备,同台换乘车站在近期实施时，将车站范围内的所有设备安装到位,远期线路实施时不需再增加设备；远期线路的隧道内需设置感温光纤及FAS主机。最终完成的车站将包括近期、远期两套FAS,其中近期FAS负担整个车站及近期线路的隧道火灾探测报警,远期FAS系统只负担远期线路的隧道火灾探测报警。

BAS系统设备主要为BAS控制柜,设置于环控电控室内,需要保证足够的预留空间。远期线路实施时,变电所会新增一套空调设备,远期线路专用的隧道通风设备也需纳入BAS系统控制，隧道通风设备需将状态信息上传至本线路的控制中心,为避免管理混乱,应新增一套BAS系统,负担新增空调设备及远期线路隧道通风设备的控制。

新增FAS、BAS系统与原系统之间的交互关系应给予充分考虑。基本的运行关系仍为FAS报警、BAS执行,FAS与BAS之间由暖通专业提供的火灾模式表(应包括所有的火灾模式和通风空调设备)作为纽带,即FAS系统探测火灾位置,确定应当执行的火灾模式,将模式代码传送至BAS执行。两套BAS系统间不需互通,两套BAS系统均可接收两套FAS系统的火灾信号,各自执行模式表,动作控制范围内的设备即可。

2.7 站台门系统

同台换乘车站两线不同期实施时,站台会有一侧暂不开通,必须采取适当的封堵措施。封堵方案有两种:① 墙体封堵,为保证装修效果的一致性,墙面宜设置与公共区墙体一致的装修材料,同时应将所有的管线安装至墙内侧以方便检修,远期线路实施时需拆除该墙,拆除过程中可能会破坏地面装修、吊顶等,故该方案适用于远期线路间隔较长时;② 安装站台门,若近、远期线路间隔时间较短,建议安装站台门门体,按照近年的发展趋势,站台门的模数不会发生较大变化,各厂家之间的差异性主要体现在执行机构、控制接口上,故仅安装门体的方案可行。

屏蔽门控制室宜分线设置，以方便后期运营维护。预留屏蔽门控制室的装修、通风空调、气体灭火、动力照明等设备设施的设置原则与通信信号设备房相同。

2.8 给排水与水消防、气体灭火

给排水与水消防包括生活给水、消防给水、消火栓、自动喷淋、废水、污水等。除远期线路含有配线时转辙机坑的排水泵需远期实施外,一般情况下不需再增设给排水设备,故不需要考虑预留。气体灭火系统的预留原则已在前文论述,在此不再赘述。

2.9 人防

人防设备主要集中在出入口、风井、区间与车站交界处。出入口、风井内的人防设备应全部安装,以满足人防防护要求。区间与车站交界处一般会预留盾构掉头或者吊出井,远期线路的人防门框不能浇筑,人防门也无法安装,由于人防门尺寸可达3.8 m×4.5 m,而区间隧道的直径为5.5 m,车站最大的活塞风井尺寸为25 m2,远期实施时再将人防门从站外运入会非常困难，因此建议在近期就将人防门放置在安装位置附近。

2.10 设备运输路径

远期线路新增的设备设施均应预留出可行的运输通道,特别是整流变压器、人防门、隧道风机、排热风机、结构式消声器、空调机组等大型设备。远期实施时,设备进入车站的2条主要路径分别为:① 风井→风道→吊装孔(站台设备)→设备位置;② 临站(车辆基地)→区间→吊装孔(站厅设备)→设备位置。对于整流变压器、隧道风机等较重的设备,还应考虑运输路径的荷载、吊装孔(风孔)预埋吊钩等问题。

3 结语

在分期实施的同台换乘站中,各机电系统一步到位还是考虑预留,需要根据自身的特点结合工程投资、实施难度、运营维护等综合考虑。本文论述了各主要系统在实施或预留问题上的利弊及注意事项,并就某些系统提出了建议。地铁工程涉及的机电系统众多,在远期增补设备设施时常会遇到各种意想不到的问题,笔者从业时间较短,望以本文抛砖引玉,力求妥善解决换乘车站的设备预留问题。

[1] 中华人民共和国住房与城乡建设部.地铁设计规范：GB 50157—2013[S].北京：中国建筑工业出版社，2014.

[2] 中华人民共和国住房与城乡建设部.城市轨道交通技术规范：GB 50490—2009[S].北京：中国建筑工业出版社，2009.

[3] 何剑琴.论机电设备安装工程预留、预埋质量控制在地铁施工中的作用[J].城市建设理论研究,2014(30):40.

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[5] 张艳妮，张鹏，陈洪，等.大客流地铁车站的设施配置优化模型[J].城市轨道交通研究,2014(9):67.

[6] 孙钟权.地铁车站给排水土建预留探讨[J].低碳世界,2014(3):171.

Equipment Room Reservation at One-platform Interchange Station

JI Xiaoheng

One platform interchange between two subway lines is very normal in metro station design, but the operation of two subway lines are not necessarily to be at the same time even though they may share one hall layer, because it will involve many problems like the reservation of mechanical and electrical equipment, the rooms for other systems etc. In this paper, the reservation for tunnel ventilation, communication signaling, power supply, integrated monitoring, disaster prevention and warning, platform screen door, drainage and fire water supply, civil air defense facilities etc. are discussed in details.

metro; one-platform interchange station; coordination of mechanical and electrical systems; reservation

U 231.4

10.16037/j.1007-869x.2016.04.016

2015-09-28)